JP2004112903A - Motor circuit and motor control method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor circuit and a motor control method for stabilizing an input voltage of an inverter. <P>SOLUTION: Capacitors C1, C2 are connected to the inverters INV1, INV2, respectively, and the capacitors C1, C2 are connected in series to each other. Outputs of the inverters INV1, INV2 are connected to stator coil ends of motors M1, M2, respectively, and a battery B is connected to a neutral point between the motors M1, M2. By controlling switchings of the inverters INV1, INV2, a connection relation between the battery B and the capacitors C1, C2 can arbitrarily be controlled, and then a current of the battery B and voltages of the capacitors C1, C2 are controlled, thus allowing input voltages of the inverters INV1, INV2 to properly be controlled. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、2つのインバータから2つのモータにそれぞれ駆動電流を供給して2つのモータを駆動するモータ回路、特に2つのモータの固定子巻線の中性点間に直流電源を配置したものに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、電気自動車やハイブリッド電気自動車などでは、搭載した電池からの直流電力をインバータによって所定の交流電流に変換してモータに供給し、アクセル踏み込み量に応じたモータ出力を得るようなシステムが広く採用されている。
【0003】
ここで、車両の走行においてモータに要求される出力トルクの幅は非常に大きい。モータに大出力を得ようとすると、電源電圧が低いとそれだけ大電流を流さなければならず、損失が大きくなりやすく、損失を小さくするためにモータを大型にしなければならなかった。一方、電源電圧が高ければ、それだけ損失を小さくできるが、このために、電池セルを多数直列接続する必要があるという問題がある。
【0004】
さらにモータの駆動状態に応じて、電池電圧が変動しやすく、これによってインバータ入力電圧が変化してしまい、安定したモータの駆動制御が行えなくなるという問題もある。
【0005】
そこで、DC−DCコンバータにより、電池電圧を昇圧して、得られた高電圧をインバータの入力とするシステムが提案されている。
【0006】
すなわち、図1に示すように、電池Bの出力をDC−DCコンバータCONVによって昇圧してインバータINVに供給する。そして、インバータINVが昇圧された直流電力について、所定のスイッチング動作を行い、所定の交流電流をモータMに供給する。すなわち、モータ出力トルク指令に基づき、インバータINVのスイッチングを制御することで、モータ出力トルクが指令に合致するようにインバータINVの出力電流が制御される。
【0007】
このように、DC−DCコンバータCONVを設けることによって、電池Bの電圧を比較的低くして、モータ駆動電圧(インバータINV入力電圧)を高電圧にでき、またDCDCコンバータCONVの駆動制御によってインバータ入力電圧を安定化することができる。
【0008】
また、DC−DCコンバータには、コイル等のインダクタンスが必要となり、回路が比較的大型化する。そこで、モータ内のモータコイルのインダクタンスを利用したDC電圧可変型インバータの利用などが検討されている。すなわち、図2に示すように、電池Bの正極をモータMの中性点に接続するとともに、電池Bの負極インバータINVの負極母線に接続する。また、インバータINVの出力側は上述の場合と同様にモータMの各相コイル端に接続する。そして、インバータINVの正極母線と負極母線間にコンデンサCを接続する。
【0009】
このDC電圧可変型インバータでは、コンデンサCからの直流電力がインバータINVを介し、モータMに供給されるが、モータ中性点電圧が電池Bの電圧Vbに固定される。そして、インバータINVによるモータの各相電流のトータルを考えれば、図2の回路の等価回路は、図3に示すようなものとなる。そして、インバータINVの上側スイッチング素子と、下側スイッチング素子のオンデューティーが等しければ、コンデンサCの電圧は電池Bの電圧Vbの2倍である2Vbになるはずである。従って、このシステムによれば、電池Bの電圧をインバータINV入力電圧の半分にできる。このようなシステムは、例えば、特開2001−37247号公報(特許文献1)に記載されている。
【0010】
【特許文献1】
特開2001−37247号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、図2に示されるようなシステムでは、上述のようにコイルを含むDC−DCコンバータが別途必要になるという問題がある。
【0012】
また、モータ内のコイルインダクタンスを利用したDC電圧可変型インバータでは、電池Bの電流の変動が大きく、安定した動作を確保することが難しく、さらにインバータの入力電圧(コンデンサ電圧)が電池Bの2倍に制限されるという問題があった。
【0013】
さらに、モータと別のインバータを別に設置した場合には、中性点を電池と接続するための配線が必要になるため、電力系の配線が駆動相数プラス1本が必要になるという問題があった。
【0014】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、安定した動作が行える、または配線を簡略化できるモータ回路を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明は、それぞれが、正側母線と負側母線間に2つのスイッチング素子の直列接続からなるアームを複数有しこのアームの中点を出力とする、2つのインバータと、この2つのインバータの出力にそれぞれに接続され、それぞれが中性点で共通接続された複数の固定子巻線を有する2つのモータと、この2つのモータの固定子巻線の中性点の間に接続された直流電源と、前記2つのインバータの正側母線、負側母線間にそれぞれ接続された2つのコンデンサと、を有し、前記電池の正極側に固定子巻線の中性点が接続されたモータを駆動するインバータの負側母線と他方のインバータの正側母線を接続したことを特徴とする。
【0016】
この構成によって、インバータの制御によって、直流電源における電流量およびコンデンサの電圧を自由に制御することができる。そこで、直流電源の電圧変動などに影響されることなく、コンデンサ電圧を制御して安定したモータ駆動を行うことができる。すなわち、直流電源電圧の変動に対して、変圧機能を有するインバータ機能構成であるため、DC−DCコンバータを付加することなく2台のモータ駆動ための2台のインバータの駆動電圧を最適値付近に制御および安定化することが可能になり、電池電圧が変動した場合でも最大出力を確保できるためにモータを大型化する必要が無く、2台のモータの仕様を最適化できる。 とくに、この構成は、2台のモータの両方を駆動制御あるいは両方を回生制御とする構成であるため、駆動輪を直接駆動する2モータ駆動等に適しており自動車の駆動状態に応じて2つのモータの駆動状態を最適化および安定化することが可能になる。
【0017】
また、各インバータにおけるスイッチング素子の耐圧は前記直流電源の電圧より大きいことが好適である。これによって、各インバータのスイッチング素子には、コンデンサ電圧に対応した大電圧がかかるが、インバータのスイッチング素子の耐圧を直流電源電圧より大きくしておくことで、停止時にコンデンサ電圧を切り離すなどの対策をしなくても素子が破壊することがない。
【0018】
また、各インバータのスイッチング素子がMOSFETであることが好適である。これによって、直流電源電圧が概ね200V以下の場合に、スイッチング素子における損失の発生を小さくできる。
【0019】
また、インバータとモータが同一の筐体内に設置された一体構成であることが好適である。このように、インバータとモータが一体化されているため、外部の電源との配線数の増加による弊害が少ない。
【0020】
また、本発明に係る制御方法は、インバータの正側母線側のスイッチ素子をすべてオン、負側母線側のスイッチ素子をすべてオフした高圧状態、およびインバータの正側母線側のスイッチ素子をすべてオフ、負側母線側のスイッチ素子をすべてオンした低圧状態を前記2つのインバータ間で時間制御で切りかえることにより2つのモータ固定子巻線の中性点を流れる電流および各インバータの負側母線と正側母線の間にそれぞれ接続されたコンデンサの電圧をそれぞれ制御することを特徴とする。
【0021】
また、本発明は、正側母線と負側母線間に2つのスイッチング素子の直列接続からなるアームを複数有しこのアームの中点を出力とするインバータと、
このインバータの出力に接続され、中性点で共通接続された複数の固定子巻線を有するモータと、を有し、前記モータの中性点に直流電圧を受け入れるモータ回路であって、前記インバータと、モータが同一筐体内に収容されていることを特徴とする。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【0023】
図4は、実施形態に係るモータ回路の一例を示す図である。コンデンサC1の両端にはインバータINV1の正極母線および負極母線が接続されている。インバータINV1は、2つのトランジスタの直列接続からなるアームを3本(3相分)有し、これらが正極母線および負極母線間に接続されている。そして、各アームの中点が各相の出力端になっている。
【0024】
インバータINV1の各出力端には、モータM1の各相コイル端が接続されている。モータM1は、3相のPMモータであり、ロータに永久磁石を有し、ステータコイル(電機子コイル)として、3相のスター結線コイルを有している。
【0025】
また、この実施形態では、同様の構成からなるコンデンサC2、インバータINV2、モータM2を有している。
【0026】
そして、モータM1の3相のコイルの共通接続点である中性点に電池Bの正極が接続され、モータM2の3相のコイルの中性点に電池Bの負極が接続されている。また、インバータINV1の負極母線とインバータINV2の正極母線が接続されている。すなわち、コンデンサC1,C2が直列接続されている。
【0027】
図4において、インバータINV1,INV2を構成するスイッチング素子はMOSFETであり、各MOSFETの耐圧は電池Bの電圧より大きく、概2倍となっている。
【0028】
このような構成において、モータM1,M2の出力トルク指令に基づいて、インバータINV1,INV2を制御し、モータM1,M2への3相のモータ駆動電流が制御され、これによってモータM1,M2の出力が出力トルク指令に応じたものに制御される。また、モータM1,M2による回生電力は、インバータINV1,INV2を介し、コンデンサC1,C2にそれぞれ供給される。
【0029】
また、コンデンサC1,C2の電圧をそれぞれVc1,Vc2、電池電圧をVbとし、インバータINV1,INV2における上側スイッチング素子のオンデューティと、下側スイッチング素子のオンデューティが同一とすると、モータM1,M2の中性点電圧は、それぞれVc1/2+Vc2,Vc2/2になる。そして、両者の差が電池電圧Vbとなるため、Vc1/2+Vc2−Vc2/2=Vbの関係があり、従ってVc1+Vc2=2Vbとなる。
【0030】
また、図4の回路において、インバータINV1,INV2の上側スイッチング素子をすべてオン、下側スイッチング素子をすべてオフとしたり、反対にインバータINV1,INV2の上側スイッチング素子をすべてオフ、下側スイッチング素子をすべてオンとすることができる。この場合の等価回路を図5(a)に示す。
【0031】
このようなインバータINV1,INV2のスイッチング素子の制御によって、電池Bにおける電流I、コンデンサC1,C2の電圧Vc1,VC2を任意に制御することができる。
【0032】
例えば、図5(a)においては、インバータINV1,INV2の上側スイッチング素子をすべてオンし、下側スイッチング素子をすべてオフとしている(1,1,1)、(1,1,1)。これによって、電池Bの両端は、モータM1、インバータINV1を介し、コンデンサC1の両端に接続される。従って、コンデンサC1の電圧Vc1=Vbとなる。
【0033】
また、図5(b)においては、インバータINV1,INV2の上側スイッチング素子をすべてオフし、下側スイッチング素子をすべてオンとしている(0,0,0)、(0,0,0)。これによって、電池Bの両端は、モータM2、インバータINV2を介し、コンデンサC2の両端に接続される。従って、コンデンサC2の電圧Vc1=Vbとなる。これによって、電池電流Iの変動は、基本的に0とできる。
【0034】
なお、図において、インバータINV1,INV2の上側スイッチング素子のすべてオン(下側スイッチング素子のすべてオフ)を(1,1,1)、上側スイッチング素子のすべてオフ(下側スイッチング素子のすべてオン)を(0,0,0)と示してある。
【0035】
ここで、モータM1,M2の各相電流をIu1、Iv1,Iw1、Iu2,Iv2,Iw2とすると、直列接続されたコンデンサC1,C2の充放電を行う電池電流Iは、上側の3相電流Iu1、Iv1,Iw1の総和、すなわちI=Iu1+Iv1+Iw1であり、下側の3相電流Iu2,Iv2,Iw2との関係では−I=Iu2+Iv2+Iw2となる。
【0036】
この電流Iにより直列接続されたコンデンサC1,C2の充電(駆動時)あるいは放電(回生時)が行われる。
【0037】
この電池電流Iは、図6(a)の結線関係となるように、インバータINV1の上側スイッチング素子をすべてオン(下側スイッチング素子をすべてオフ)し(1,1,1)、インバータINV2の上側スイッチング素子をすべてオフ(下側スイッチング素子をすべてオン)した(0,0,0)状態を示している。このように、インバータINV1のスイッチング素子をすべて高圧側に接続し、インバータINV2のスイッチング素子をすべて低圧側に接続した場合、電池電流Iは減少する。
【0038】
一方、図6(b)の結線関係となるように、インバータINV1の上側スイッチング素子をすべてオフ(下側スイッチング素子をすべてオン)し(0,0,0)、インバータINV2の上側スイッチング素子をすべてオン(下側スイッチング素子をすべてオフ)した(1,1,1)場合には、電池電流Iが増加する。
【0039】
従って、図6(a)、図6(b)の接続状態を適宜用いることにより、電池電流Iを所望のものに調整することができる。なお、図6ではコンデンサ電圧は各Vbとした。
【0040】
また、図6の制御時間をTj,3相コイルの中性点と直列コンデンサの中点電位間の電圧をそれぞれV1,V2とし図6の制御周期Tj内でのV1とV2の平均電圧をV1j,V2jとする。
【0041】
次に、コンデンサC1,C2間の電圧調整について説明する。図7(a)の結線関係となるように、インバータINV1の上側スイッチング素子をすべてオン(下側スイッチング素子をすべてオフ)し(1,1,1)、インバータINV2の上側スイッチング素子をすべてオン(下側スイッチング素子をすべてオフ)する(1,1,1)と、上側のコンデンサC1は充電(駆動時)、放電(回生時)される。
【0042】
また、図7(b)の結線関係となるように、インバータINV1の上側スイッチング素子をすべてオフ(下側スイッチング素子をすべてオン)し(0,0,0)、インバータINV2の上側スイッチング素子をすべてオフ(下側スイッチング素子をすべてオン)する(0,0,0)と、下側のコンデンサC2は充電(駆動時)、放電(回生時)される。
【0043】
従って、コンデンサC1,C2の電圧の調整は図7(a)、図7(b)の接続状態を適宜用いることにより達成される。この場合の制御時間をTk,V1,V2の平均をV1k,V2kとする。
【0044】
また、駆動制御に関しては一例として従来の三角波比較制御方法に基づき、ゼロベクトル以外のベクトル点制御を行う。すなわち、上述したように、モータM1,M2についての出力トルク指令に基づいて、モータM1,M2の各相電流を制御する。この際の制御時間をTi,V1とV2の平均をV1i,V2iとする。
【0045】
次に、全体の制御について説明する。まず、電池電流Iに関して制御を行う。すなわち、電池電圧をVb、上側インバータINV1で駆動されるモータ(ステーターコイル)M1の駆動電力をW1、下側モータ(ステータコイル)M2の駆動電力をW2として、I×Vb=W1+W2となるように制御を行う。
【0046】
この制御により、Tj,V1j,V2jの値がきまる。回生の場合にはW1,W2の値がマイナスになるため電池電流Iの値もマイナスになる。
【0047】
次に、駆動電流の制御指示値(モータM1,M2の出力トルク指令値)により、w1、W2が決定され、Ti,V1i,V2iが決定される。
【0048】
また、コンデンサC1,C2の電圧は、W1=V1×I,W2=V2×Iとなるように制御する必要があるので、V1=Vb×W1/(W1+W2),V2=Vb×W2/(W1+W2)となるように上下のコンデンサ電圧Vc1,VC2を制御する。
【0049】
具体的にはTc=Tj+Tk+Tiとして、
W1={(Tj×V1j+Tk×V1k+Ti×V1i)/Tc}×I(1)
W2={(Tj×V2j+Tk×V2k+Ti×V2i)/Tc}×I(2)
となるようにTk,V1k,V2kを調整することにより、モータM1およびモータM2に供給(回生)される電力と、駆動(回生)電力はバランスする。すなわち、W1=V1×I,W2=V2×Iとなるため、コンデンサC1,C2に出入りする電力は平均ではゼロになり、コンデンサ電圧は安定に制御される。なお、コンデンサ電圧Vc1,Vc2は、概ねV1,V2の2倍になる。
【0050】
以上の手順による制御により、図4の回路の駆動(回生)制御を行うことが可能になる。
【0051】
そして、インバータINV1,INV2の入力電圧Vc1,Vc2がモータM1、モータM2の最適電圧に変圧され、且つこの最適電圧(Vc1,Vc2)は電池電圧(Vb)が変動した場合でも各コンデンサ電圧は最適電圧で一定値に制御される。このため、モータM1、モータM2のステータ−コイルは電池電源電圧Vbの変動にかかわらず常に同じ最適電圧で制御され、モータの仕様を最適化された状態で常に使用することが可能となっている。なお、この構成は最適駆動電圧が使用条件により変動する場合でも適応できる。
【0052】
特に、2つのステータコイル(モータコイル)の中性点に電池Bが接続され、各インバータINV1,INV2の高圧側と低圧側に各コンデンサC1,C2が接続されているため、2つのモータのステータコイルは一つのインバータINV1,INV2のスイッチング素子をすべて連動して高圧側あるいは低圧側に切り替えた場合には単なるコイルとして作用する。このため、2つのインバータINV1,INV2の高圧側と低圧側に接続されたコンデンサから見た場合、2つのDC−DCコンバータとして動作することになる。従って、この2つのコンデンサC1,C2電圧、すなわちインバータINV1,INV2の入力電圧を駆動条件にあわせて最適に駆動することが可能になる。
【0053】
また、このようなDC−DCコンバータ操作に要する時間は少なくて済むため、通常の駆動は各インバータのスイッチを組み合わせて切り替えることにより通常の駆動とほぼ同じように駆動することが可能である。
【0054】
また、各インバータINV1,INV2のスイッチング素子をMOSFETで構成している。これによって、電池B電圧が概ね200V以下の場合に、スイッチング素子における損失の発生を小さくできる。
【0055】
次に、単相の場合には、図8のような構成になる。この構成では、インバータINV1,INV2は、それぞれ2つのアームのみを有しており、モータM1,M2は2相のステータコイルのみを有している。
【0056】
このような構成においても、インバータINV1、INV2の上側スイッチング素子をすべてオン(またはオフ)、下側スイッチング素子をすべてオン(またはオフ)は同様に行え、基本的に同一の制御を行うことができる。
【0057】
さらに、図9には、コンデンサC1,C2に対し、他のインバータINV3,INV4を介しモータM3,M4を接続した構成を示している。このような構成によれば、コンデンサC1,C2を電源として他のモータM3,M4も駆動することができる。なお、この場合には、モータM3,M4の出力W3,W4を出力に加算して、全体の制御を行う必要がある。
【0058】
また、単一モータ内のステータコイル(電機子コイル)は数十kWクラスのモータの場合には複数の極対より構成されている。このため、2分割して駆動することにより2台のモータと同じとして扱うことが概可能になる。
【0059】
この場合にモータとインバータ間の配線数を低減させるためにインバータをモータ筐体内に設置した構造が有利となる。
【0060】
図10には、1つの筐体内に、モータおよびインバータなどのモータ回路が収容された例を示している。
【0061】
筐体30の前面および後面(図における左側および右側)における中心には、一対のベアリング32が設けられ、このベアリング32により筐体30を貫通するシャフト34が回転可能に支持されている。このシャフト34の筐体30内中間部には、ロータ36が固定されている。このロータ36には、極数に対応した所定数の永久磁石が設けられている。
【0062】
このロータ36の周囲を取り囲むように、珪素鋼板から成るステータ38が配置されている。このステータ38には、複数のステータコイル(電機子コイル)40が固定されている。このようにして、PMモータが構成されている。
【0063】
そして、この筐体30内には、インバータ42が収容されている。図においては、ステータ38の周辺部分に端部が固定され、ステータ38およびロータ36の後部側を覆うように膨出形成された取り付け板44が設けられており、ここにインバータ42が取り付けられている。インバータ42は、MOSFETから成る複数のスイッチング素子42aを取り付けたスイッチ素子取付基板からなっている。また、インバータ42の前面側(図における左側)スイッチング素子を冷却するための水冷機構46が配置されている。
【0064】
そして、図において、2本のみを示したが、3本の接続線48によって、インバータ42とステータコイル40が接続されている。また、電池との接続端50が2つ設けられ、電池正極との接続端50は、ステータコイル40の中性点に接続され、負極はインバータ回路42の負極母線に接続される。
【0065】
さらに、1つのコンデンサCが内蔵され、接続線52によってインバータ42に接続されている。すなわち、コンデンサCの両端がインバータ回路42の正極母線および負極母線に接続されている。このように、コンデンサCを内蔵することによって、外側との接続ターミナルは、電池との接続用の2つだけでよい。
【0066】
このようにして、図2に示したような回路が構成される。なお、ステータコイル(電機子コイル)40がすべて同相で切り替えられたときには寄生インダクタンス成分を主要因とする一つのコイルとして扱えるため図2の回路は、図3に示すように、一つのコイルと一つのアームで記述してある。
【0067】
また、上述の図4のような回路を構成するのであれば、一方のモータからは、中性点と、インバータ回路40の負極母線にそれぞれ接続されるターミナルの2つを設け、他のモータからは、中性点と、インバータ回路40の正極母線をターミナルとして取り出せばよい。なお、コンデンサを外付けにするのであれば、両モータともインバータ回路40の正負極母線と接続するターミナルを設ければよく、それぞれ3つのターミナルを用意すればよい。
【0068】
このように、モータをDC電圧可変機能を有しながらインバータと一体化することにより、配線数の少ないコンパクトなモータ駆動系を構成することが可能となっている。
【0069】
このように、一体型とすることにより電力系統の配線数が電池との接続の2本で済むため、全体コストの低減が可能になる。特に、電池電源電圧の変動に対し、可変電圧(昇圧)機能を有し、インバータの駆動電圧を常に最適化および安定化することが可能になるため、モーターのサイズを最小化することができる。また、DC−DCコンバータを外付けする必要が無く、インバータ素子の若干の容量増で済むため、全体の構成を小型化できる。また、電力系の配線数も多相駆動モータの場合でも2本で済む。特に、コンデンサも筐体に内蔵することが好適である。
【0070】
また、上述の記載では、上側スイッチング素子と、下側スイッチング素子をすべてオンまたはオフして電池電流などの調整を行ったが、必ずしも全部オン、全部オフの制御を行う必要はない。
【0071】
すなわち、インバータINV1,INV2における上側スイッチング素子のオンデューティーと、下側スイッチング素子のオンデューティの比を変更することで、上側、下側スイッチング素子の全部オン、全部オフと等価の制御を行うことができる。
【0072】
例えば、上側スイッチング素子のオンデューティーを1/3(下側スイッチング素子のオンデューティは2/3)にすれば、中性点電位は、インバータの入力電圧の1/3になる。
【0073】
従って、インバータINV2の上側スイッチング素子のオンデューティを1/3、インバータINV1の上側スイッチング素子のオンデューティを1/2とすると、モータM2の中性点電位は、Vc2/3、モータM1の中性点電位は、(Vc2)/3+Vbとなる。また、モータM1の中性点電圧は、(Vc1)/2+(Vc2)である。従って、(Vc2)/3+Vb=(Vc1)/2+Vc2→Vb=(Vc1)/2+(Vc2)×2/3となる。
【0074】
このような制御によっても、上述の場合と同様の制御を行うことができる。
【0075】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、インバータの制御によって、直流電源における電流量およびコンデンサの電圧を自由に制御することができる。そこで、直流電源の電圧変動などに影響されることなく、コンデンサ電圧を制御して安定したモータ駆動を行うことができる。すなわち、直流電源電圧の変動に対して、変圧機能を有するインバータ機能構成であるため、DC−DCコンバータを付加することなく2台のモータ駆動のための2台のインバータの駆動電圧を最適値付近に制御および安定化することが可能になり、電池電圧が変動した場合でも最大出力を確保できるためにモーターを大型化する必要が無く、2台のモーターの仕様を最適化できる。とくに、この構成は、2台のモータの両方を駆動制御あるいは両方を回生制御とする構成であるため、駆動輪を直接駆動する2モータ駆動等に適しており自動車の駆動状態に応じて2つのモータの駆動状態を最適化および安定化することが可能になる。
【0076】
また、各インバータにおけるスイッチング素子の耐圧は前記直流電源の電圧より大きいことで、各インバータのスイッチング素子には、コンデンサ電圧に対応した大電圧が係るが、インバータのスイッチング素子の耐圧を直流電源電圧より大きくしておくことで、停止時にコンデンサ電圧を切り離すなどの対策をしなくても素子が破壊することがない。
【0077】
また、各インバータのスイッチング素子がMOSFETであることで、直流電源電圧が概ね200V以下の場合に、スイッチング素子における損失の発生を小さくできる。
【0078】
また、前記インバータとモータが同一の筐体内に設置された一体構成であることで、外部配線数の増加による弊害が少ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来例の構成を示す図である。
【図2】他の従来例の構成を示す図である。
【図3】他の従来例の等価回路を示す図である。
【図4】実施形態の一例の構成を示す図である。
【図5】インバータの接続の一例を示す図である。
【図6】電池電流の制御を示す図である。
【図7】コンデンサの電圧制御を示す図である。
【図8】単相駆動の構成を示す図である。
【図9】応用例の構成を示す図である。
【図10】筐体へ収容した場合の構成を示す図である。
【符号の説明】
B 電池、C1,C2 コンデンサ、INV1,INV2 インバータ、M1,M2 モータ。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor circuit for driving two motors by supplying drive currents to two motors from two inverters, and more particularly to a motor circuit in which a DC power source is arranged between neutral points of stator windings of two motors. .
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in electric vehicles and hybrid electric vehicles, a system that converts DC power from a mounted battery into a predetermined AC current by an inverter and supplies the AC current to a motor to obtain a motor output corresponding to the amount of accelerator depression has been widely used. Has been adopted.
[0003]
Here, the width of the output torque required for the motor during traveling of the vehicle is very large. In order to obtain a large output from the motor, the lower the power supply voltage is, the larger the current must be flowed. As a result, the loss tends to be large, and the motor must be made large to reduce the loss. On the other hand, if the power supply voltage is high, the loss can be reduced accordingly, but there is a problem that a large number of battery cells need to be connected in series.
[0004]
Further, there is a problem that the battery voltage is liable to fluctuate in accordance with the driving state of the motor, thereby changing the inverter input voltage, making it impossible to perform stable motor drive control.
[0005]
Therefore, there has been proposed a system in which a battery voltage is boosted by a DC-DC converter and the obtained high voltage is used as an input of an inverter.
[0006]
That is, as shown in FIG. 1, the output of the battery B is boosted by the DC-DC converter CONV and supplied to the inverter INV. Then, the inverter INV performs a predetermined switching operation on the boosted DC power, and supplies a predetermined AC current to the motor M. That is, by controlling the switching of the inverter INV based on the motor output torque command, the output current of the inverter INV is controlled so that the motor output torque matches the command.
[0007]
Thus, by providing the DC-DC converter CONV, the voltage of the battery B can be made relatively low, and the motor drive voltage (input voltage of the inverter INV) can be made high. The voltage can be stabilized.
[0008]
Further, the DC-DC converter requires inductance such as a coil, and the circuit becomes relatively large. Therefore, the use of a variable DC voltage type inverter utilizing the inductance of a motor coil in a motor has been studied. That is, as shown in FIG. 2, the positive electrode of the battery B is connected to the neutral point of the motor M, and also connected to the negative bus of the negative inverter INV of the battery B. Further, the output side of the inverter INV is connected to the coil end of each phase of the motor M in the same manner as described above. Then, a capacitor C is connected between the positive and negative buses of the inverter INV.
[0009]
In this variable DC voltage inverter, the DC power from the capacitor C is supplied to the motor M via the inverter INV, but the neutral voltage of the motor is fixed to the voltage Vb of the battery B. Then, considering the total of each phase current of the motor by the inverter INV, an equivalent circuit of the circuit of FIG. 2 is as shown in FIG. If the on-duty of the upper switching element of the inverter INV is equal to the on-duty of the lower switching element, the voltage of the capacitor C should be 2 Vb, which is twice the voltage Vb of the battery B. Therefore, according to this system, the voltage of the battery B can be reduced to half of the input voltage of the inverter INV. Such a system is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-37247 (Patent Document 1).
[0010]
[Patent Document 1]
JP 2001-37247 A
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
Here, the system as shown in FIG. 2 has a problem that a DC-DC converter including a coil is separately required as described above.
[0012]
Further, in the variable DC voltage type inverter using the coil inductance in the motor, the current of the battery B fluctuates greatly, and it is difficult to secure a stable operation. There was a problem of being limited to twice.
[0013]
Furthermore, when a motor and another inverter are separately installed, wiring for connecting the neutral point to the battery is required, so that the power system wiring needs the number of driving phases plus one. there were.
[0014]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a motor circuit capable of performing stable operation or simplifying wiring.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides two inverters each having a plurality of arms each having a series connection of two switching elements between a positive bus and a negative bus, and outputting the midpoint of the arms, and two inverters. Two motors each having a plurality of stator windings, each connected to an output, each connected in common at a neutral point, and a DC connected between the neutral points of the stator windings of the two motors. A motor having a power supply, two capacitors respectively connected between a positive bus and a negative bus of the two inverters, and a neutral point of a stator winding connected to a positive electrode of the battery. A negative bus of the inverter to be driven is connected to a positive bus of the other inverter.
[0016]
With this configuration, the amount of current in the DC power supply and the voltage of the capacitor can be freely controlled by controlling the inverter. Therefore, the motor can be driven stably by controlling the capacitor voltage without being affected by the voltage fluctuation of the DC power supply. That is, since the inverter has a function of transforming the DC power supply voltage, the drive voltage of the two inverters for driving the two motors can be set to near the optimum value without adding a DC-DC converter. Control and stabilization are possible, and the maximum output can be ensured even when the battery voltage fluctuates. Therefore, it is not necessary to increase the size of the motors, and the specifications of the two motors can be optimized. In particular, since this configuration is a configuration in which both of the two motors are drive-controlled or both are in regenerative control, it is suitable for a two-motor drive or the like in which drive wheels are directly driven. It is possible to optimize and stabilize the driving state of the motor.
[0017]
It is preferable that the withstand voltage of the switching element in each inverter is higher than the voltage of the DC power supply. As a result, a large voltage corresponding to the capacitor voltage is applied to the switching element of each inverter.However, by making the withstand voltage of the switching element of the inverter higher than the DC power supply voltage, measures such as disconnecting the capacitor voltage at the time of stop are taken. Even if not performed, the element will not be destroyed.
[0018]
Preferably, the switching element of each inverter is a MOSFET. As a result, when the DC power supply voltage is approximately 200 V or less, the occurrence of loss in the switching element can be reduced.
[0019]
In addition, it is preferable that the inverter and the motor have an integral structure installed in the same housing. In this way, since the inverter and the motor are integrated, there is little adverse effect due to an increase in the number of wires to an external power supply.
[0020]
In the control method according to the present invention, all the switch elements on the positive bus side of the inverter are turned on, all the switch elements on the negative bus side are turned off, and all the switch elements on the positive bus side of the inverter are turned off. The current flowing through the neutral point of the two motor stator windings and the negative bus of each inverter and the positive bus are switched by switching the low voltage state in which all the switch elements on the negative bus side are turned on by time control between the two inverters. It is characterized in that the voltages of the capacitors respectively connected between the side buses are controlled respectively.
[0021]
The present invention also provides an inverter having a plurality of arms each including a series connection of two switching elements between a positive side bus and a negative side bus, and having an output at a middle point of the arms.
A motor having a plurality of stator windings connected to an output of the inverter and commonly connected at a neutral point, the motor circuit receiving a DC voltage at the neutral point of the motor, And the motor is housed in the same housing.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0023]
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the motor circuit according to the embodiment. A positive bus and a negative bus of the inverter INV1 are connected to both ends of the capacitor C1. Inverter INV1 has three arms (three phases) formed of two transistors connected in series, and these are connected between a positive bus and a negative bus. The midpoint of each arm is the output end of each phase.
[0024]
Each phase coil end of the motor M1 is connected to each output end of the inverter INV1. The motor M1 is a three-phase PM motor, has a permanent magnet in a rotor, and has a three-phase star connection coil as a stator coil (armature coil).
[0025]
Further, in this embodiment, a capacitor C2, an inverter INV2, and a motor M2 having the same configuration are provided.
[0026]
The positive electrode of the battery B is connected to the neutral point, which is a common connection point of the three-phase coils of the motor M1, and the negative electrode of the battery B is connected to the neutral point of the three-phase coils of the motor M2. Further, the negative bus of the inverter INV1 and the positive bus of the inverter INV2 are connected. That is, the capacitors C1 and C2 are connected in series.
[0027]
In FIG. 4, the switching elements constituting the inverters INV1 and INV2 are MOSFETs, and the breakdown voltage of each MOSFET is larger than the voltage of the battery B, and is approximately twice as large.
[0028]
In such a configuration, the inverters INV1 and INV2 are controlled based on the output torque commands of the motors M1 and M2, and the three-phase motor drive currents to the motors M1 and M2 are controlled. Is controlled in accordance with the output torque command. Further, the regenerative electric power by the motors M1 and M2 is supplied to the capacitors C1 and C2 via the inverters INV1 and INV2, respectively.
[0029]
If the voltages of the capacitors C1 and C2 are Vc1 and Vc2, respectively, and the battery voltage is Vb and the on-duty of the upper switching element and the on-duty of the lower switching element in the inverters INV1 and INV2 are the same, the motors M1 and M2 The neutral point voltages are Vc1 / 2 + Vc2 and Vc2 / 2, respectively. Since the difference between the two becomes the battery voltage Vb, there is a relationship of Vc1 / 2 + Vc2-Vc2 / 2 = Vb, and therefore, Vc1 + Vc2 = 2Vb.
[0030]
Also, in the circuit of FIG. 4, all the upper switching elements of the inverters INV1 and INV2 are turned on and all the lower switching elements are turned off, and conversely, all the upper switching elements of the inverters INV1 and INV2 are turned off and all the lower switching elements are turned off. Can be turned on. FIG. 5A shows an equivalent circuit in this case.
[0031]
By controlling the switching elements of the inverters INV1 and INV2, the current I in the battery B and the voltages Vc1 and VC2 of the capacitors C1 and C2 can be arbitrarily controlled.
[0032]
For example, in FIG. 5A, all the upper switching elements of the inverters INV1 and INV2 are turned on, and all the lower switching elements are turned off (1,1,1) and (1,1,1). Thus, both ends of the battery B are connected to both ends of the capacitor C1 via the motor M1 and the inverter INV1. Therefore, the voltage Vc1 of the capacitor C1 = Vb.
[0033]
In FIG. 5B, all the upper switching elements of the inverters INV1 and INV2 are turned off, and all the lower switching elements are turned on (0, 0, 0) and (0, 0, 0). Thereby, both ends of the battery B are connected to both ends of the capacitor C2 via the motor M2 and the inverter INV2. Therefore, the voltage Vc1 of the capacitor C2 = Vb. Thereby, the fluctuation of the battery current I can be basically set to zero.
[0034]
In the drawing, all of the upper switching elements of the inverters INV1 and INV2 are turned on (all of the lower switching elements are turned off), and all of the upper switching elements are turned off (all of the lower switching elements are turned on). (0, 0, 0).
[0035]
Here, assuming that the respective phase currents of the motors M1 and M2 are Iu1, Iv1, Iw1, Iu2, Iv2 and Iw2, the battery current I for charging and discharging the capacitors C1 and C2 connected in series is the upper three-phase current Iu1. , Iv1, Iw1, that is, I = Iu1 + Iv1 + Iw1, and -I = Iu2 + Iv2 + Iw2 in relation to the lower three-phase currents Iu2, Iv2, Iw2.
[0036]
The current I causes the capacitors C1, C2 connected in series to be charged (during driving) or discharged (during regeneration).
[0037]
The battery current I turns on all the upper switching elements of the inverter INV1 (turns off all the lower switching elements) (1, 1, 1) and sets the upper side of the inverter INV2 so as to have the connection relationship shown in FIG. A state (0, 0, 0) in which all switching elements are turned off (all lower switching elements are turned on) is shown. Thus, when all the switching elements of the inverter INV1 are connected to the high voltage side and all the switching elements of the inverter INV2 are connected to the low voltage side, the battery current I decreases.
[0038]
On the other hand, all the upper switching elements of the inverter INV1 are turned off (all the lower switching elements are turned on) (0, 0, 0), and all the upper switching elements of the inverter INV2 are connected so as to have the connection relationship of FIG. When it is turned on (all the lower switching elements are turned off) (1, 1, 1), the battery current I increases.
[0039]
Therefore, the battery current I can be adjusted to a desired value by appropriately using the connection states shown in FIGS. 6A and 6B. In FIG. 6, the capacitor voltage is Vb.
[0040]
The control time of FIG. 6 is Tj, the voltages between the neutral point of the three-phase coil and the midpoint potential of the series capacitor are V1 and V2, respectively, and the average voltage of V1 and V2 in the control cycle Tj of FIG. , V2j.
[0041]
Next, voltage adjustment between the capacitors C1 and C2 will be described. As shown in FIG. 7A, all the upper switching elements of the inverter INV1 are turned on (all the lower switching elements are turned off) (1, 1, 1), and all the upper switching elements of the inverter INV2 are turned on ( When all the lower switching elements are turned off (1, 1, 1), the upper capacitor C1 is charged (driving) and discharged (regenerated).
[0042]
7B, all upper switching elements of the inverter INV1 are turned off (all lower switching elements are turned on) (0, 0, 0), and all upper switching elements of the inverter INV2 are turned off. When it is turned off (all the lower switching elements are turned on) (0, 0, 0), the lower capacitor C2 is charged (at the time of driving) and discharged (at the time of regeneration).
[0043]
Therefore, the adjustment of the voltages of the capacitors C1 and C2 can be achieved by appropriately using the connection states of FIGS. 7A and 7B. The control time in this case is Tk, V1, and the average of V2 is V1k, V2k.
[0044]
For drive control, for example, vector point control other than the zero vector is performed based on a conventional triangular wave comparison control method. That is, as described above, each phase current of the motors M1 and M2 is controlled based on the output torque command for the motors M1 and M2. The control time at this time is Ti, and the average of V1 and V2 is V1i, V2i.
[0045]
Next, the overall control will be described. First, control is performed on the battery current I. That is, assuming that the battery voltage is Vb, the drive power of the motor (stator coil) M1 driven by the upper inverter INV1 is W1, and the drive power of the lower motor (stator coil) M2 is W2, I × Vb = W1 + W2. Perform control.
[0046]
By this control, the values of Tj, V1j, and V2j are determined. In the case of regeneration, since the values of W1 and W2 are negative, the value of the battery current I is also negative.
[0047]
Next, w1 and W2 are determined and Ti, V1i, and V2i are determined based on a drive current control instruction value (output torque instruction values of the motors M1 and M2).
[0048]
In addition, since the voltages of the capacitors C1 and C2 need to be controlled so that W1 = V1 × I and W2 = V2 × I, V1 = Vb × W1 / (W1 + W2) and V2 = Vb × W2 / (W1 + W2). ), The upper and lower capacitor voltages Vc1 and VC2 are controlled.
[0049]
Specifically, as Tc = Tj + Tk + Ti,
W1 = {(Tj × V1j + Tk × V1k + Ti × V1i) / Tc} × I (1)
W2 = {(Tj × V2j + Tk × V2k + Ti × V2i) / Tc} × I (2)
By adjusting Tk, V1k, and V2k so as to satisfy, the power supplied (regenerated) to the motors M1 and M2 and the drive (regenerated) power are balanced. That is, since W1 = V1.times.I and W2 = V2.times.I, the power flowing into and out of the capacitors C1 and C2 is zero on average, and the capacitor voltage is controlled stably. Note that the capacitor voltages Vc1 and Vc2 are approximately twice V1 and V2.
[0050]
By the control according to the above procedure, it is possible to perform the drive (regeneration) control of the circuit of FIG.
[0051]
Then, the input voltages Vc1 and Vc2 of the inverters INV1 and INV2 are transformed into the optimum voltages of the motors M1 and M2, and the optimum voltages (Vc1 and Vc2) are the same even if the battery voltage (Vb) fluctuates. The voltage is controlled to a constant value. For this reason, the stator coils of the motors M1 and M2 are always controlled at the same optimum voltage regardless of the fluctuation of the battery power supply voltage Vb, so that the motors can always be used with the motor specifications being optimized. . This configuration can be applied even when the optimum driving voltage varies depending on the use conditions.
[0052]
In particular, since the battery B is connected to the neutral point of the two stator coils (motor coils) and the capacitors C1 and C2 are connected to the high and low voltage sides of the inverters INV1 and INV2, the stators of the two motors are connected. When all of the switching elements of one of the inverters INV1 and INV2 are linked and switched to the high voltage side or the low voltage side, the coil simply acts as a coil. Therefore, when viewed from the capacitors connected to the high voltage side and the low voltage side of the two inverters INV1 and INV2, they operate as two DC-DC converters. Therefore, it is possible to optimally drive the voltages of the two capacitors C1 and C2, that is, the input voltages of the inverters INV1 and INV2, according to the driving conditions.
[0053]
In addition, since the time required for the operation of the DC-DC converter is short, the normal driving can be performed in substantially the same manner as the normal driving by combining and switching the switches of the respective inverters.
[0054]
The switching elements of the inverters INV1 and INV2 are configured by MOSFETs. As a result, when the battery B voltage is approximately 200 V or less, the occurrence of loss in the switching element can be reduced.
[0055]
Next, in the case of a single phase, the configuration is as shown in FIG. In this configuration, each of the inverters INV1 and INV2 has only two arms, and the motors M1 and M2 have only two-phase stator coils.
[0056]
Even in such a configuration, all of the upper switching elements of the inverters INV1 and INV2 can be turned on (or off) and all of the lower switching elements can be turned on (or off) in the same manner, and basically the same control can be performed. .
[0057]
Further, FIG. 9 shows a configuration in which the motors M3 and M4 are connected to the capacitors C1 and C2 via other inverters INV3 and INV4. According to such a configuration, the other motors M3 and M4 can be driven using the capacitors C1 and C2 as power sources. In this case, it is necessary to add the outputs W3 and W4 of the motors M3 and M4 to the output to perform overall control.
[0058]
The stator coil (armature coil) in a single motor is composed of a plurality of pole pairs in the case of a motor of several tens of kW class. For this reason, it is possible to treat the motor as the same as two motors by driving the motor in two parts.
[0059]
In this case, a structure in which the inverter is installed in the motor housing is advantageous in order to reduce the number of wires between the motor and the inverter.
[0060]
FIG. 10 shows an example in which a motor and a motor circuit such as an inverter are accommodated in one housing.
[0061]
A pair of bearings 32 is provided at the center of the front and rear surfaces (left and right sides in the figure) of the housing 30, and a shaft 34 that penetrates the housing 30 is rotatably supported by the bearings 32. A rotor 36 is fixed to an intermediate portion of the shaft 34 in the housing 30. The rotor 36 is provided with a predetermined number of permanent magnets corresponding to the number of poles.
[0062]
A stator 38 made of a silicon steel plate is arranged so as to surround the periphery of the rotor 36. A plurality of stator coils (armature coils) 40 are fixed to the stator 38. Thus, the PM motor is configured.
[0063]
An inverter 42 is housed in the housing 30. In the figure, an end is fixed to a peripheral portion of the stator 38, and a mounting plate 44 which is formed so as to bulge so as to cover the rear side of the stator 38 and the rotor 36 is provided. I have. The inverter 42 includes a switch element mounting board on which a plurality of switching elements 42a made of MOSFETs are mounted. Further, a water cooling mechanism 46 for cooling the switching element on the front side (left side in the figure) of the inverter 42 is arranged.
[0064]
Although only two are shown in the figure, the inverter 42 and the stator coil 40 are connected by three connection lines 48. Also, two connection terminals 50 with the battery are provided, the connection terminal 50 with the battery positive electrode is connected to the neutral point of the stator coil 40, and the negative electrode is connected to the negative electrode bus of the inverter circuit 42.
[0065]
Furthermore, one capacitor C is built in, and is connected to the inverter 42 by a connection line 52. That is, both ends of the capacitor C are connected to the positive bus and the negative bus of the inverter circuit 42. As described above, by incorporating the capacitor C, only two terminals for connection to the outside are required for connection to the battery.
[0066]
Thus, a circuit as shown in FIG. 2 is configured. When all of the stator coils (armature coils) 40 are switched in phase, the circuit of FIG. 2 can be treated as one coil mainly due to the parasitic inductance component, so that the circuit of FIG. It is described with one arm.
[0067]
If the circuit as shown in FIG. 4 is configured, two terminals of a neutral point and terminals respectively connected to the negative bus of the inverter circuit 40 are provided from one of the motors. It is sufficient to take out the neutral point and the positive bus of the inverter circuit 40 as terminals. If a capacitor is provided externally, both motors may be provided with terminals connected to the positive and negative buses of the inverter circuit 40, and three terminals may be provided for each.
[0068]
As described above, by integrating the motor with the inverter while having the DC voltage variable function, it is possible to configure a compact motor drive system with a small number of wires.
[0069]
As described above, since the number of wirings of the power system is only two in connection with the battery by being integrated, the overall cost can be reduced. In particular, it has a variable voltage (step-up) function with respect to fluctuations in the battery power supply voltage, and it is possible to always optimize and stabilize the drive voltage of the inverter, so that the size of the motor can be minimized. In addition, there is no need to externally attach a DC-DC converter, and the capacity of the inverter element needs to be slightly increased, so that the overall configuration can be reduced in size. Also, the number of wires for the power system is only two even in the case of a polyphase drive motor. In particular, it is preferable that a capacitor is also incorporated in the housing.
[0070]
In the above description, the upper switching element and the lower switching element are all turned on or off to adjust the battery current or the like. However, it is not always necessary to perform all on and all off control.
[0071]
That is, by changing the ratio between the on-duty of the upper switching element and the on-duty of the lower switching element in the inverters INV1 and INV2, it is possible to perform control equivalent to turning on and off all the upper and lower switching elements. it can.
[0072]
For example, if the on-duty of the upper switching element is set to 1/3 (the on-duty of the lower switching element is set to 2/3), the neutral point potential becomes 1/3 of the input voltage of the inverter.
[0073]
Therefore, assuming that the on-duty of the upper switching element of the inverter INV2 is 1 / and the on-duty of the upper switching element of the inverter INV1 is 1 /, the neutral point potential of the motor M2 is Vc2 / 3 and the neutral point of the motor M1 is neutral. The point potential is (Vc2) / 3 + Vb. The neutral point voltage of the motor M1 is (Vc1) / 2 + (Vc2). Therefore, (Vc2) / 3 + Vb = (Vc1) / 2 + Vc2 → Vb = (Vc1) / 2 + (Vc2) × 2/3.
[0074]
Even with such control, control similar to the above-described case can be performed.
[0075]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the amount of current in the DC power supply and the voltage of the capacitor can be freely controlled by controlling the inverter. Therefore, the motor can be driven stably by controlling the capacitor voltage without being affected by the voltage fluctuation of the DC power supply. That is, since the inverter has a function of transforming the DC power supply voltage, the drive voltage of the two inverters for driving the two motors can be adjusted to near the optimum value without adding a DC-DC converter. Control and stabilization, and the maximum output can be ensured even when the battery voltage fluctuates, so that there is no need to increase the size of the motors and the specifications of the two motors can be optimized. In particular, since this configuration is a configuration in which both of the two motors are drive-controlled or both are in regenerative control, it is suitable for a two-motor drive or the like in which drive wheels are directly driven. It is possible to optimize and stabilize the driving state of the motor.
[0076]
Further, since the withstand voltage of the switching element in each inverter is higher than the voltage of the DC power supply, a large voltage corresponding to the capacitor voltage is applied to the switching element of each inverter. By making it large, the element will not be destroyed without taking measures such as disconnecting the capacitor voltage when stopping.
[0077]
Further, since the switching element of each inverter is a MOSFET, when the DC power supply voltage is approximately 200 V or less, the generation of loss in the switching element can be reduced.
[0078]
In addition, since the inverter and the motor have an integrated configuration installed in the same housing, adverse effects due to an increase in the number of external wirings are small.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a conventional example.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of another conventional example.
FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit of another conventional example.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of an example of an embodiment;
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of connection of inverters.
FIG. 6 is a diagram showing control of a battery current.
FIG. 7 is a diagram showing voltage control of a capacitor.
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of single-phase driving.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an application example.
FIG. 10 is a diagram showing a configuration when housed in a housing.
[Explanation of symbols]
B Battery, C1, C2 capacitors, INV1, INV2 inverters, M1, M2 motors.

Claims (6)

それぞれが、正側母線と負側母線間に2つのスイッチング素子の直列接続からなるアームを複数有しこのアームの中点を出力とする、2つのインバータと、
この2つのインバータの出力にそれぞれに接続され、それぞれが中性点で共通接続された複数の固定子巻線を有する2つのモータと、
この2つのモータの固定子巻線の中性点の間に接続された直流電源と、
前記2つのインバータの正側母線、負側母線間にそれぞれ接続された2つのコンデンサと、
を有し、
前記電池の正極側に固定子巻線の中性点が接続されたモータを駆動するインバータの負側母線と他方のインバータの正側母線を接続したモータ回路。
Two inverters each having a plurality of arms each having a series connection of two switching elements between a positive bus and a negative bus, and having a middle point as an output;
Two motors respectively connected to the outputs of the two inverters and each having a plurality of stator windings commonly connected at a neutral point;
A DC power supply connected between the neutral points of the stator windings of the two motors,
Two capacitors respectively connected between a positive bus and a negative bus of the two inverters;
Has,
A motor circuit in which a negative bus of an inverter for driving a motor in which a neutral point of a stator winding is connected to a positive side of the battery and a positive bus of the other inverter are connected.
請求項1に記載の回路において、
各インバータにおけるスイッチング素子の耐圧は前記直流電源の電圧より大きいモータ回路。
The circuit according to claim 1,
A motor circuit in which a withstand voltage of a switching element in each inverter is higher than a voltage of the DC power supply.
請求項1または2に記載の回路において、
各インバータのスイッチング素子がMOSFETであるモータ回路。
The circuit according to claim 1 or 2,
A motor circuit in which the switching element of each inverter is a MOSFET.
請求項1〜3のいずれか1つに記載の回路において、
前記インバータとモータが同一の筐体内に設置された一体構成であるモータ回路。
The circuit according to any one of claims 1 to 3,
A motor circuit having an integral configuration in which the inverter and the motor are installed in the same housing.
請求項1〜4のいずれか1つに記載の回路において、インバータの正側母線側のスイッチ素子をすべてオン、負側母線側のスイッチ素子をすべてオフした高圧状態、およびインバータの正側母線側のスイッチ素子をすべてオフ、負側母線側のスイッチ素子をすべてオンした低圧状態を前記2つのインバータ間で時間制御で切りかえることにより2つのモータ固定子巻線の中性点を流れる電流および各インバータの負側母線と正側母線の間にそれぞれ接続されたコンデンサの電圧をそれぞれ制御するモータ制御方法。5. The circuit according to claim 1, wherein all of the switch elements on the positive bus side of the inverter are turned on, all of the switch elements on the negative bus side are turned off, and the positive bus side of the inverter. The current flowing through the neutral point of the two motor stator windings and the respective inverters are switched by time control between the two inverters in a low voltage state in which all of the switch elements are turned off and all of the switch elements on the negative bus side are turned on. A motor control method for controlling the voltages of the capacitors respectively connected between the negative bus and the positive bus. 正側母線と負側母線間に2つのスイッチング素子の直列接続からなるアームを複数有しこのアームの中点を出力とするインバータと、
このインバータの出力に接続され、中性点で共通接続された複数の固定子巻線を有するモータと、を有し、前記モータの中性点に直流電圧を受け入れるモータ回路であって、
前記インバータと、モータが同一筐体内に収容されているモータ回路。
An inverter having a plurality of arms each having a series connection of two switching elements between a positive bus and a negative bus, and having an output at a midpoint of the arm;
A motor having a plurality of stator windings connected to an output of the inverter and commonly connected at a neutral point, the motor circuit receiving a DC voltage at the neutral point of the motor,
A motor circuit in which the inverter and the motor are housed in the same housing.
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